银复合结构的制备及可见光催化性能
Vol.35高等学校化学学报No.42014年4月 CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 717~723 doi:10.7503/cjcu20130781
碳点/银复合结构的制备及可见光催化性能
武玲玲,田瑞雪,赵 清,常 青,胡胜亮
(中北大学材料科学与工程学院,太原030051)
摘要 分别采用原位复合和简单混合方法制备了碳点/银(CDs /Ag)复合结构.原位复合的CDs /Ag 对光的吸收和对亚甲基蓝的降解都高于简单混合的CDs /Ag.研究了H 2O 2和碳点荧光强度对CDs /Ag 原位复合结构的影响.结果表明,H 2O 2的加入量会改变CDs /Ag 原位复合结构的形貌与光吸收,从而导致不同的光催化性能;用强荧光发射的碳点原位制备的CDs /Ag 复合结构具有更好的光吸收特性和更高的光催化活性.CDs /Ag
原位复合结构具有高催化活性是由于碳点与纳米银间形成了强化学键,有利于等离子共振效应发生,从而促使了光的吸收及能量转化效率的提高.
关键词 碳点;银纳米结构;原位复合;光催化性能
中图分类号 O613;O644 文献标志码 A 收稿日期:2013?08?14.
基金项目:国家自然科学基金(批准号:51272301,51172214,51172120)二中国博士后基金(批准号:2012M510788,2013T60269)二山西省高等学校优秀青年带头人计划二科技部创新方法工作专项项目(批准号:2011IM030800)和清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室开放基金资助.
联系人简介:胡胜亮,男,博士,教授,主要从事碳量子点及其应用研究.E?mail:hsliang@https://www.wendangku.net/doc/da13479306.html,
碳点(CDs)是一种新型的碳纳米材料,与传统的量子点相比,碳点具有荧光稳定二无光闪烁,激发波长和发射波长可调控二生物相容性好二毒性低二分子量和粒径均较小等优点,受到了广泛的关注[1~5].碳点与金属及氧化物等材料的复合已有很多报道[6~9]:Li 等[8]用电化学法制备出了1.2~3.8nm 的碳量子点,将其加入到已经煅烧的TiO 2纳米粒子中,搅拌10min,真空干燥得到复合结构CDs /TiO 2,并用相同的方法制备了复合结构CDs /SiO 2;Yu 等[9]用溶剂热法以抗坏血酸为碳源制备出了碳点,用溶剂热法制备出了多孔Fe 3O 4,经过热处理氧化成MH(琢?Fe 2O 3),将MH 加入碳点中,通过搅拌二真空干燥等步骤得到复合结构CDs /MH.这些碳点复合结构均表现出良好的催化性能,但是由于在其制备过程中都是通过搅拌达到简单的吸附性混合,这种结合力较弱的复合方法限制了复合结构光催化性能的进一步提高.
贵金属纳米银在一定频率的光照下会发生等离子共振(SPR),SPR 应可使金属粒子附近的光电场显著增强,使贵金属在紫外?可见区域有共振吸收峰,尤其是在可见光区有强烈吸收[10].贵金属纳米银与其它物质(如二氧化钛[11]二二氧化硅[12]二氧化锌[13]等)复合后,均表现出较高的催化活性.而且,碳量子点具有优异的光诱电子转移和电子储存功能[14],使得碳点复合结构能够有效利用可见光进行光催化反应.因此,将贵金属纳米银与碳点相结合的复合光催化剂,必将在光催化领域具有良好的发展前景.
本文采用原位复合法,在碳点存在的前提下,用硼氢化钠还原碳点表面的银离子,在碳点表面直接原位生成纳米银,制备出高效复合的CDs /Ag 复合结构.并研究了H 2O 2的加入量和碳点荧光强度对CDs /Ag 复合结构的吸收特性及光催化性能的影响.
1 实验部分1.1 试剂与仪器
硝酸银(中国上海试剂一厂),柠檬酸钠(天津市大茂化学试剂厂),硼氢化钠(天津市光复精细化
817高等学校化学学报 Vol.35 工研究所),聚乙烯吡咯烷酮(PVP,M w=1000,天津市津北精细化工有限公司),亚甲基蓝(MB,天津市恒兴化学试剂制造有限公司).实验所用试剂均为分析纯.实验用水均为去离子水.
UV?2550紫外?可见分光光度计(日本岛津公司),F?280荧光分光光度计(天津港东科技发展股份有限公司),Tecnai G2F20透射电子显微镜(美国FEI公司).
1.2 实验过程
1.2.1 CDs的制备 将无水乙醇与蒸馏水按体积比5∶45混合,加入0.5g NaOH,配制得到电解液[15],然后将2个石墨电极和饱和甘汞电极分别与恒点位仪的工作电极二对电极和参比电极档连接[16],施以180mA(或30mA)的恒电流.反应30h后,溶液颜色由无色变为黄色,再以11000r/min 的转速离心后获得所需碳点,用硝酸中和至pH=7,备用.
1.2.2 纳米银的制备 参照文献[17]方法制备纳米银.在一定量的水中,将硝酸银(0.05mol/L,50μL),柠檬酸钠(75mmol/L,0.5mL),PVP(17.5mmol/L,0.1mL)和H2O2(质量分数30%,0,30,60μL)混合,在室温下强力搅拌,再将NaBH4(100mmol/L,250μL)快速注入混合溶液中,制备出纳米银,总体积控制为25mL.
1.2.3 原位复合法制备CDs/Ag 将1.2.2节中的去离子水替换为等体积的含有5mL碳点的水溶液,其余步骤不变,制备出CDs/Ag原位复合结构,总体积控制为25mL.
1.2.4 简单混合法制备CDs/Ag 按照1.2.2节中的方法,不加入H2O2,制备出银纳米颗粒,总体积控制为20mL.加入5mL碳点,室温下磁力搅拌24h,制备CDs/Ag复合结构.
1.2.5 光催化实验 取2mL待测的光催化剂溶液(碳点二银或复合催化剂,pH=7)分散在亚甲基蓝(MB)溶液中(10mL,2.5mg/L),在黑暗处搅拌30min以达到吸附?解析平衡,然后将300W氙灯放置在距离溶液表面25cm处照射.照射光强度为550mW/cm,用滤波片滤除λ<420nm的光,用可见光和红外光进行照射,每隔5min进行取样测试.
2 结果与讨论
2.1 样品表征
图1(A)为采用原位复合和简单混合法制备的CDs/Ag复合结构的吸收光谱.与简单混合法所得样品相比,原位复合法得到的CDs/Ag复合结构在300~550nm范围内具有更强的光吸收,这将有利于提高光的利用效率.图1(B)为采用2种方法制得的CDs/Ag复合结构对亚甲基蓝的催化降解率对比图,可以看出,原位复合的CDs/Ag复合结构光催化活性高于简单混合的复合结构.由于原位复合与简单混合2种方法中加入的碳点和银离子的含量二反应温度二还原剂和表面活性剂等完全相同,因此2种方法所得产物光吸收和光催化活性的不同应该与其结构有关.
Fig.1 UV?Vis spectra(A)and photocatalytic activities(B)of CDs/Ag obtained by in?situ synthesis(a)and simple mixing(b)
原位复合法制备CDs/Ag复合结构的过程是异相形核过程.银离子通过静电引力作用吸附在碳点的表面,加入还原剂后银离子被还原成纳米银,逐渐沉积在碳点的表面,随着晶粒慢慢长大,形成银包覆碳点的复合结构或银在碳点表面长大的复合结构,如图2(A)所示.图2(B)为CDs/Ag原位复合结构的HRTEM照片,可见银纳米颗粒暴露在表面的晶格间距为0.205nm,对应银的(200)晶面,而碳
点的晶格间距为0.321nm,与碳的(002)晶面相对应.简单混合过程中由于已形成的纳米银表面已存在有机分子(表面活性剂),所以碳点和纳米银很难通过搅拌达到较强的结合,如图2(C)和(D)所示.大部分的碳点分布在银纳米颗粒的周围,有可能仅有极少碳点与银纳米颗粒接触.综上所述,碳点与纳米银的结合方式决定了CDs /Ag 复合结构的光吸收与光催化活性.为了进一步优化碳点与纳米银的结合方式,利用H 2O 2调节银原子在碳原子表面上的排列方式,希望获得更优异的复合光催化剂.
Fig.2 TEM (A ,C )and HRTEM (B ,D )images of CDs /Ag obtained by in?situ synthesis (A ,B ),
by simple mixing (C ,D )
Insets in (A)and (C)are TEM images of typical single CDs /Ag obtained by in?situ synthesis and simple mixing.2.2 H 2O 2对CDs /Ag 复合结构催化性能的影响
通过改变H 2O 2的加入量(0,30,60μL),采用原位复合法制备了3种不同的CDs /Ag 复合结构及3种不同的纳米银,依次表示为CDs /Ag(0μL H 2O 2),CDs /Ag(30μL H 2O 2),CDs /Ag(60μL H 2O 2)和Ag(0μL H 2O 2),Ag(30μL H 2O 2),Ag(60μL H 2O 2).对应的吸收谱分别为图3谱线a ,c ,e 与谱线b ,d ,f ,3种不同CDs /Ag 原位复合结构及3种不同纳米银的颜色依次为黄色二墨绿色和蓝色(光学照片Fig.3 UV?Vis spectra of CDs /Ag obtained by in?situ synthesis and Ag a .CDs /Ag (0μL H 2O 2);b .Ag (0μL H 2O 2);c .CDs /Ag(30μL H 2O 2);d .Ag (30μL H 2O 2);e .CDs /Ag(60μL H 2O 2);f.Ag(60μL H 2O 2).略).由谱线a ,c 和e 可见,谱线a 的吸收峰位于400nm,谱线c 在420和660nm 两处都有吸收峰,而谱线e 覆盖了整个可见光区域,峰值出现在710nm 处.3种吸收谱峰位的不同表明制备了3种不同吸收特性的CDs /Ag 原位复合结构.类似地,谱线
b ,d 和f 的不同也表明制备出了3种不同的纳米
银.由图3可见,随着H 2O 2加入量的增加,产物的
吸收峰位红移,对可见光的吸收能力增强.3种CDs /Ag 原位复合结构中,在可见光区吸收范围更宽的复合结构可能具有更高的催化效率.
由图3还可以看出,在可见光400~800nm 范
围内,CDs /Ag 原位复合结构的吸收均强于纯纳米
银,这也意味着CDs /Ag 原位复合结构的催化活性可能会高于纯纳米银.在纳米银的形成过程中,H 2O 2作为有效的刻蚀剂能够溶解NaBH 4还原出的金属银[17],抑制Ag 临界形核的数量,从而阻碍了通过临界核聚集长大成为球状颗粒的生长方式;另一方面,NaBH 4还原银离子的量和H 2O 2溶解金属银的量会达到一种动态平衡,更稳定的Ag 原子排列结构被保存下来,这样易于导致多面体纳米银结构的形成.如上所述,在CDs /Ag 复合结构的原位形成过程中,NaBH 4还原出的银原子在碳点表面异相形核时,在H 2O 2影响下Ag 原子排列方式会受到影响,从而可能会导致Ag 与碳点结合处的界面不同.如图4所示,随着H 2O 2加入量的增加,CDs /Ag 原抗复合结构形貌由球形过渡为类三角形:当不加入H 2O 2时,CDs /Ag 原位复合结构形成了较为规则的球状结构[图4(A)];当H 2O 2的加入量为30μL 时,CDs /Ag 原位复合结构形成了介于球状和类三角形结构中的一种中间形貌[图4(B)];当H 2O 2的加入量为60μL 时,CDs /Ag 原位复合结构形成了类三角形结构[图4(C)].
图5示出了3种不同纳米银及CDs /Ag 原位复合结构对亚甲基蓝的催化降解率.可见,光照30917 No.4 武玲玲等:碳点/银复合结构的制备及可见光催化性能
Fig.4 TEM images of single CDs /Ag (0μL H 2O 2)(A ),CDs /Ag (30μL H 2O 2)(B )and
CDs /Ag (60μL H 2O 2)(C )Fig.5 Photocatalytic activities of CDs /Ag obtained by in鄄situ synthesis and Ag
min 后,加入0,30,60μL H 2O 2得到的3种纯纳米
银对MB 的降解率分别为73.01%,61.63%,67.11%,而3种CDs /Ag 原位复合结构对MB 的降
解率分别为62.39%,70.74%,100.00%.可见,H 2O 2的加入量对纯纳米银及CdS /Ag 复合结构光
催化活性的影响不同.加入H 2O 2后所得CDs /Ag
原位复合结构的光催化活性明显高于对应的纯纳米
银,但是未加H 2O 2的CDs /Ag 原位复合结构的光
催化活性要低于纯纳米银.如上所述,H 2O 2的加入
影响了碳点与纳米银结合的界面结构,造成了等离子共振效应程度的差异,促使了产物对光吸收的改变(图3),从而表现出了不同的光催化活性(图5).Fig.6 Fluorescence spectra of the visible?light irradiated CDs /Ag and Ag in TA at different irradiation time
(A)Ag(0μL H 2O 2);(B)Ag(60μL H 2O 2);(C)CDs /Ag(0μL H 2O 2);(D)CDs /Ag(60μL H 2O 2).
利用对苯二甲酸(TA)对光催化剂的活性进行了测试[18,19].光催化剂在可见光照射下,电子会发
生转移,从而产生电子?空穴对.空穴可氧化催化剂表面的OH -或H 2O 生成四OH 自由基,而四OH 与TA 反应生成2?羟基对苯二甲酸(TAOH),TAOH 在315nm 激发下会发出荧光,峰位为426nm.图6(A)和(B)分别为Ag(0μL H 2O 2)和Ag(60μL H 2O 2)的活性测试结果,图6(C)和(D)分别为CDs /Ag (0μL H 2O 2)和CDs /Ag(60μL H 2O 2)的活性测试结果.可见,光照50min 后,纯纳米银及CDs /Ag 原027高等学校化学学报 Vol.35
位复合结构以TA 作为荧光指示剂的强度峰值与光照前相比均增强,这说明纯纳米银及CDs /Ag 原位复合结构在光照下都能产生四OH 自由基,四OH 自由基有着很强的氧化性,可以有效降解TA 生成TAOH.光照50min 后,加入60μL H 2O 2的CDs /Ag 原位复合结构的强度峰值上升了54,而对应的纯纳米银的峰值只上升了34,说明加入H 2O 2后所得CDs /Ag 原位复合结构的活性高于对应的纯纳米银.光照50min 后,未加H 2O 2的CDs /Ag 原位复合结构的强度峰值上升了22,而对应的纯纳米银的峰值却上升了30,说明未加H 2O 2的CDs /Ag 原位复合结构的活性要低于纯纳米银.这与图5的结果相
一致.2.3 碳点荧光强度对CDs /Ag 原位复合结构催化性能的影响
2.3.1 不同荧光强度碳点的荧光光谱 通过改变电化学法制备碳点时的电流大小,制备出2种
Fig.7 Fluorescence spectra of CDs?1(a ,c )and CDs?2(b ,d )
a ,
b :Excitation;
c ,
d :emission.
不同荧光强度的碳点(CDs?1,CDs?2).2种碳点的荧光
光谱图如图7所示,两者的最佳激发峰(462nm)和最佳
发射峰(525nm)的位置相同,但是峰值不同,在最佳发
射峰525nm 处,CDs?1的峰值约为280,而CDs?2的峰
值约为200,与CDs?1相比,CDs?2的强度降低约28.6%.2.3.2 不同荧光强度碳点与银复合结构的吸收光谱 用2种不同荧光强度的碳点分别与银复合,制备出不同
的CDs /Ag 原位复合结构[CDs?1/Ag(0μL H 2O 2),CDs?1/Ag(30μL H 2O 2),CDs?1/Ag(60μL H 2O 2)和CDs?2/
Ag(0μL H 2O 2),CDs?2/Ag (30μL H 2O 2),CDs?2/Ag (60μL H 2O 2)],对应的吸收光谱见图8.可以看出,CDs?1制备出的3种CDs /Ag 原位复合结构的吸收谱在可见光400~800nm 范围内都强于CDs?2制备出的CDs /Ag 原位复合结构,这种差异是由于碳点荧光强度的不同而造成的.采用在可见光范围内具有较强吸收的CDs?1制备的CDs /Ag 原位复合结构的催化性能可能高于CDs?2制备的CDs /Ag 原位复合结构.
Fig.8 UV?Vis spectra of CDs?1/Ag (0μL H 2O 2)(a ),CDs?
2/Ag (0μL H 2O 2)(b ),CDs?1/Ag (30μL H 2O 2)(c ),
CDs?2/Ag (30μL H 2O 2)(d ),CDs?1/Ag (60μL H 2O 2)(e ),CDs?2/Ag (60μL H 2O 2)(f )Fig.9 Photocatalytic activities of CDs?1/Ag and CDs?2/Ag
2.3.3 不同荧光强度碳点与银复合结构对MB 的光催化性能 图9为用2种不同荧光强度的碳点分别与银复合得到的CDs /Ag 原位复合结构对亚甲基蓝催化降解率的对比.可见加入0,30,60μL H 2O 2得到的3种CDs?2/Ag 原位复合结构对MB 的降解率分别为39.34%,59.84%,66.37%.加入0,30,60μL H 2O 2得到的3种CDs?1/Ag 原位复合结构对MB 的降解率分别为51.29%,61.70%,89.82%.3种CDs?1/Ag 原位复合结构对MB 的降解率均高于相应的CDs?2/Ag 原位复合结构,这可能是由于碳点的荧光强度增强促进了CDs?1/Ag 原位复合结构对光的吸收,从而增强了CDs?1/Ag 原位复合结构的催化性能.127 No.4 武玲玲等:碳点/银复合结构的制备及可见光催化性能
227高等学校化学学报 Vol.35 2.4 机理讨论
一方面,由于银表面等离子共振(SPR)的作用[20,21],Ag受到一定频率的光照射后,表面的电子被激发到高能级,与光波的电场耦合产生共振,使得Ag在紫外?可见光区域有共振吸收峰,尤其在可见光区有强烈吸收,大大增加了电子?空穴形成的几率.催化剂对光的吸收强度对光催化效率有着很大的影响,以降解亚甲基蓝为例,亚甲基蓝的降解速率为[22]
-d[MB]d t=ΦI a[H2O/OH-]ads[MB]ads(1)
式中,Φ为吸收光子的转化率;I a为催化剂的吸光度;[MB]ads为吸附到催化剂粒子上的亚甲基蓝; [H2O/OH-]ads为H2O/OH-的吸附浓度.
从式(1)可以看出,MB的光催化降解率与催化剂的吸光度成正比,即材料的吸光度提高可以有效地提高光催化效率.吸光度的提高就是意味着材料捕获光子能力的增加,从而有利于材料光催化活性的提高.结合实验结果可知,原位复合法制备的CDs/Ag复合结构的吸收强于简单混合法制备的CDs/ Ag复合结构(图1),所以表现出了更高的光催化效率;与纯的纳米银相比,碳点与银的原位复合也增强了对光的吸收(图3),使光催化效率得到了增加;对于不同形貌的CDs/Ag原位复合结构,随着H2O2加入量的增加,产物的形貌从球形过渡到类三角形,形貌的改变导致了吸收峰位的红移,提高了对可见光的吸收,从而使得可见光催化效率得到提高(图3~图5);用强荧光碳点制备的CDs/Ag原位复合结构也是如此(图8和图9).因此,碳点与纳米银结构原位复合的重要贡献是提高了产物捕获光子的能力.
另一方面,碳点和银复合形成的界面能够有效阻止电子与空穴(h+)的复合.光催化过程中,CDs 作为电子受体,Ag作为电子供体,Ag在等离子共振的作用下产生电子,转移到CDs上[20].电荷的移动在CDs和沉积的贵金属Ag之间形成Schottische能垒,有效地阻止了电子与空穴的重新复合[23].产生的空穴与H2O/OH-反应,形成羟基自由基[见式(2)和式(3)].图6的活性测试结果证实催化过程中确实产生了羟基自由基,说明电子与空穴得到了有效分离,从而提高了光催化效率.
H2O+h→
+四OH+H+(2)
OH-+h→
+四OH(3) 综上所述,采用原位复合方法制备的CDs/Ag复合结构的光吸收性能和催化效率都高于简单混合法制备的复合结构.通过改变H2O2的加入量制备了3种不同的CDs/Ag原位复合结构,H2O2用量的不同改变了CDs/Ag原位复合结构的形貌与光吸收,从而导致了不同的光催化性能.研究了碳点的荧光强度对复合结构性能的影响,结果表明,增强碳点的荧光强度能有效增强CDs/Ag原位复合结构对光的吸收,从而提高CDs/Ag复合结构的催化性能.CDs/Ag原位复合结构对光的吸收更强,具有较高的光子捕获能力,另外,碳点与纳米银的界面有效阻止了电子与空穴的复合,从而提高了CDs/Ag原位复合结构的光催化活性.
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WU Lingling,TIAN Ruixue,ZHAO Qing,CHANG Qing,HU Shengliang *
(School of Material Science and Engineering ,North University of China ,Taiyuan 030051,China )
Abstract The composites between carbon dots and silver nanostructures(CDs /Ag)were synthesized by in?situ synthesis and simple mixing,respectively.The products obtained by in?situ synthesis exhibit stronger light absorption and higher photocatalytic activity for methylene blue(MB)degradation than those of simple mixing.The effects of H 2O 2addition and the fluorescence intensity of CDs on photocatalytic activities of the obtained CDs /Ag were analyzed.The experimental results indicate that the amount of H 2O 2addition can change the morphology and light absorption of CDs /Ag,and then results in different photocatalytic performances.On the other hand,the CDs /Ag obtained from CDs with stronger fluorescence emission shows stronger light absorption
and higher photocatalytic activities.The possible mechanism of photocatalytic activities of the in?situ synthe?sized CDs /Ag could be that strong combination between CDs and Ag nanocrystals induced much stronger sur?face plasma resonance,thus enhancing light absorption and the light energy conversion efficiency.Keywords Carbon dots;Siliver nanostructure;in?situ Synthesis;Photocatalytic property
(Ed.:S ,Z ,M )?Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.51272301,51172214,51172120),the China Postdoctoral Science Foundation Funded Project(Nos.2012M510788,2013T60269),the Innovation Method Special Project of Ministry of Science and Technology of China(No.2011IM030800)and the Open Fund of State Key Laboratory of New Ceramic and Fine Processing,Tsinghua University,China.3
27 No.4 武玲玲等:碳点/银复合结构的制备及可见光催化性能
银纳米粒子的制备及其能测试新
银纳米粒子的制备及其能测试新
毕业论文 论文题目：银纳米粒子的制备及其性能测试
目录 一、前言 (1) 1.1纳米粒子概述 (1) 1.2 纳米粒子的应用 (1) 1.3银纳米粒子概述 (2) 1.4 银纳米粒子的制备方法 (3) 1.5 研究现状 (3) 1.6 研究内容 (4) 二、实验部分 (5) 2.1 实验药品 (5) 2.2 实验仪器 (5) 2.3 实验步骤 (6) 2.3.1 银纳米粒子的制备 (6) 2.3.2 银纳米粒子的表征 (6) 2.3.3 银纳米粒子的电催化活性测试 (6) 3.1 X射线衍射仪表征 (7) 3.3 纳米激光粒度仪测试 (11) 3.4 银纳米粒子的电催化活性测试结果 (12) 四、实验结论 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15)
摘要：随着科学技术的进步，银纳米粒子的研究开发也是日新月里的发展起来了。本文尝试了一种制备方法：用电化学还原法，以柠檬酸作为配位剂用电化学工作 溶液制得银纳米粒子。用扫描电镜观察所制得站在一定电流、时间内电解AgNO 3 的产品形貌状态，为松针状的晶体粒子，其粒径在50-100 nm之间，用X射线衍射仪分析了银纳米粒子的晶体结构及样品纯度，纳米粒度分布仪测试得出粒子的大小分布在125-199 nm范围内，并用制得的银纳米粒子修饰碳糊电极，测其C-V 曲线，对其电催化活性进行了初步探索。 关键词：银纳米粒子；电解；制备；表征
Abstract: With the progress of science and technology, the research and development of silver nanoparticles also developed very quickly. This paper attempts a preparation method:electricity chemical reduction method, using citric acid as complexing agent chemical workstation in a certain current, time electrolytic AgNO3solution obtained dendritic silver https://www.wendangku.net/doc/da13479306.html,ing scanning electron microscope observed the product appearance, and it shows pine needle shaped crystal particles, the particle diameter between 50-100 nm, by X ray diffraction analysis the silver nanoparticles on the crystal structure and purity of the samples, nanoparticle size distribution tester that particle size distribution in the range of 125-199nm, and the prepared silver nanoparticles modified carbon paste electrode, measured C-V curve, to conduct a preliminary study of the electrocatalytic activity. Key words: silver nanoparticles;Electrolysis; preparation; characterization
结构动力特性测试方法及原理
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性,惯称自振特性。了解结构的动力特性就是进行结构抗震设 计与结构损伤检测的重要步骤。目前,在结构地震反应分析中,广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法,但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下: [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+??????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵,均为n 维矩阵;{} )(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵;{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵;{})(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵;{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数就是结构的自振频率f (其倒数即自振周期T )、振型Y(i)与阻尼比ξ,这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可瞧作就是由刚度、质量、阻尼矩阵(统称结构参数)构成的动力学系统,结构一旦出现破损,结构参数也随之变化,从而导致系统频响函数与模态参数的改变,这种改变可视为结构破损发生的标志。这样,可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损,进而提出修复方案,现代发展起来的“结构破损诊断”技术就就是这样一种方法。其最大优点就是将导致结构振动的外界因素作为激励源,诊断过程不影响结构的正常使用,能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史,积累了丰富的经验,振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高,结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测,并可得到比较精确的结构动态特性(如频响函数、模态参数等)。目前,许多国家在一些已建与在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多,目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法与自由振动法。稳态正弦激振法就是给结构以一定的稳态正弦激励力,通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型与对应的阻尼比。 传递函数法就是用各种不同的方法对结构进行激励(如正弦激励、脉冲激励或随机激励等),测出激励力与各点的响应,利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数,进而可以得出结构的各阶模态参数(包括振型、频率、阻尼比)。脉动测试法就是利用结构物(尤其就是高柔性结构)在自然环境振源(如风、行车、水流、地脉动等)的影响下,所产生的随机振动,通过传感器记录、经谱分析,求得结构物的动力特性参数。自由振动法就是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放,使之产生一个初速度,以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点与局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率与阻尼比,但其缺点就是,采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性,而采用多点激振需较多的设备与较高的试验技术;传递函数法应用于模型试验,常常可以得到满意的结果,但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来,从而获得比较满意的传递函数,这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源,来测定并分析结构物固有特性的方法,就是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的,现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中,对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面:一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动(根据动力量测结果,可发现其频谱就是相当丰富的,具有不同的脉动卓越周期,反应了不同地区地质土壤的动力特性);另一方面主要来自过桥车辆的随机振动。
结构动力性能及试验技术
第9章结构动力性能及试验技术 结构动力性能包括结构的自振频率、振型、阻尼比、滞回特性等，是结构本身的特性。在进行结构抗震设计和研究结构的地震反应时必须同时了解和掌握地震动的特性和结构动力性能。关于地震动的特性在前面已讲，下面介绍结构的动力特性和为获得这些特性所需的相关试验技术。 9.1地震作用下结构的受力和变形特点 地震作用下结构的受力和变形是复杂的时间过程，其主要特点体现在以下三个方面：1、低频振动 结构的自振频率（基频）范围较窄，一般在0.05s～15s（20Hz～0.07Hz）之间，例如， 0.05s—基岩上的设备、单层房屋竖向振（震）动时； 15s—大跨度悬索桥。 在结构的地震反应中，高阶振型有影响，但第一振型，或较低阶振型所占的比例较大，因此结构的整体反应以低频振动为主。 2、多次往复（大变形） 在地震作用下，结构反应可能超过弹性，产生大变形，并导致结构的局部破坏。地震作用是一种短期的往复动力作用，其持续时间可达几十秒到一、二分钟，结构的反应可以往复几次或者几十次，在往复荷载作用下，结构的破坏不断累加、破坏程度逐渐发展，可经历由弹性阶段→开裂（RC，砖结构）→屈服→极限状态→倒塌的过程，称为低周疲劳。 在地震作用下结构的变形（位移）速度较低，约为几分之一秒量级。 而爆炸冲击波：正压，负压为一次，无往复，材料快速变形（为毫秒量级）； 车辆荷载：多次重复，但应力水平低（无屈服），高周次（>100万次）。 3、累积破坏 地震造成的结构积累破坏可以表现在以下三中情况中： ① 一次地震中，结构在地震作用下发生屈服，以后每一个振动循环往复都将造成结构破坏积累。 ② 主震时，结构发生破坏，但未倒塌；余震时，结构变形增加，破坏加重，甚至发生倒塌。 ③ 以前地震中结构发生轻微破坏，未予修复；下次地震时产生破坏严重。 从结构地震反应的特点可以看出，要正确进行结构地震反应分析计算，必须了解结构的阻尼，振型，自振频率等基本动力特性，同时必须研究材料、构件和结构的强非线性或接近破坏阶段的动力特性，以及强度与变形的发展变化规律等。
Au_Ag芯_壳复合结构纳米颗粒的制备和表征
Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒的制备和表征* 闫仕农1,2,王永昌1,郝丽梅1,魏天杰2 (1.西安交通大学理学院现代物理研究所,陕西西安710049;2.中北大学理学系,山西太原030051) 摘要:利用二步液相还原法制备了Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒。用T EM对反应液中金离子和银离子的摩尔比分别为1B2和1B1时所制备的Au/ Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒的尺寸和形貌进行了表征。其紫外-可见吸收光谱具有2个可区分的吸收带,与纯金和纯银纳米颗粒的光学吸收特性对比后认为:随着反应液中银离子摩尔份数的增加,等离子体共振吸收峰始终位于410nm附近的吸收带为银纳米颗粒的等离子体吸收带;另一个将随之产生蓝移的吸收带为Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒的等离子体吸收带,蓝移是由于银壳厚度的增加而引起的。 关键词:二步液相还原;Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒;光学吸收特性;蓝移 中图分类号:O657.3文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2005)03-0425-02 1引言 纳米尺度的胶体金、银等贵金属颗粒由于其区别于相应块体材料的突出的催化性质、电磁性质和光学性质受到了相关研究人员的广泛关注[1~4]。特别是由表面等离子体共振(surface plasm on r esonance,SPR)而引起的在可见光范围的强吸收带一直是人们研究的热点[5~8]。近来,具有芯-壳结构的纳米颗粒(如Au/ Au2S、Au/SiO2、Ag/SiO2等)[9~13],由于其光学性质的可剪裁性,开始受到研究者的青睐。本文利用二步液相还原法,通过控制反应液中金离子和银离子的摩尔比,得到了单分散的A u/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒,用透射电子显微镜(T EM)对其结构、形貌和尺寸进行了表征,并对其光学吸收特性进行了分析。 2实验 采用二步液相还原法来制备Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒。首先制备金纳米颗粒,即用柠檬酸盐作还原剂,在沸腾的状态下与氯金酸(H AuCl4)溶液持续反应30min后,得到胶体金纳米颗粒,此时反应液的颜色为鲜红色;然后再加入一定量的硝酸银(AgNO3)和柠檬酸盐溶液,在沸腾的状态下,经过20m in后,反应液的颜色变为棕红色,用JEOL JEM-200CX透射电子显微镜在160kV加速电压下,观察到Au/Ag芯-壳复合结构的纳米颗粒,见图1(a)和图2(c)。实验中所有的反应溶液均是用去离子水(>18M8) 配制的。 图1(a)反应液中银离子和金离子的摩尔比为1B2时所制备的Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒 TEM照片(b)相应的选区电子衍射图 Fig1(a)T EM image of silver-coated gold com posite nanoparticles corresponding to the mole ratio1 B2of Ag ions and Au ions in the reduction so- lution(b)the corr espo nding selected area elec- tro n diffractio n pattern 3结果与讨论 图1(a)和图2(c)是反应液中银离子与金离子的摩尔比分别为1B2和1B1时所制备的Au/Ag芯-壳 复合结构纳米颗粒的透射电镜照片。 图2(c)反应液中银离子和金离子的摩尔比为1B1时所制备的Au/Ag芯-壳复合结构纳米颗粒 T EM照片(d)相应的选区电子衍射图 Fig2(c)T EM image o f silver-coated gold com posite nanopar ticles corresponding to the mo le ratio1 B1of Ag ions and Au ions in the reduction so- lution(d)the corr esponding selected area elec- tr on diffr actio n pattern 图1(b)和图2(d)分别为其相应的选区电子衍射图。在制备的过程中,保持反应液中金离子和银离子 425 闫仕农等:A u/A g芯-壳复合结构纳米颗粒的制备和表征 *基金项目:国家自然科学基金资助项目(60277003) 收稿日期:2004-06-25通讯作者:闫仕农 作者简介:闫仕农(1966-),男,山西太原人,副教授,在读博士,师承西安交通大学理学院现代物理研究所王永昌教授从事纳米材料光学性能的研究。
多级结构银微-纳米晶的制备及其性能
CIESC Journal, 2018, 69(9): 4090-4096 ·4090· 化工学报 2018年第69卷第9期| https://www.wendangku.net/doc/da13479306.html, DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20180214多级结构银微-纳米晶的制备及其性能 聂士东1, 3，李江涛2，张志颖1，刘云1，刘春艳1 （1中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室，北京 100190； 2中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室，北京 100190；3中国科学院大学，北京 100049） 摘要：采用液相还原法，通过调控氧化剂硝酸银与还原剂抗坏血酸的摩尔比例制备出具有多级结构的花状及枝状银微-纳米晶，考察了反应介质对形貌及尺寸的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、表面增强拉曼光谱(SERS)、紫外-可见(UV-Vis)漫反射光谱等方法，对样品的形貌、微晶结构、光学及催化性能进行了研究。结果表明：花状及枝状多级结构银微-纳米晶均具有面心立方晶体结构，且(111)晶面为主要曝露晶面；表面增强拉曼光谱表明花状及枝状银微-纳米晶为基底时均表现出优异的表面增强拉曼效应；微结构上的差异使枝状银在紫外-可见漫反射光谱上352 nm处有较强的吸收峰；在银催化硼氢化钠还原4-硝基苯酚的实验中，多级结构枝状银表现出最优良的催化活性。 关键词：制备；多级结构；银；形貌；表面增强拉曼；催化 中图分类号：O 69 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2018）09—4090—07 Synthesis and properties of hierarchical structure silver micro-nanocrystals NIE Shidong1, 3, LI Jiangtao2, ZHANG Zhiying1, LIU Yun1, LIU Chunyan1 (1Key Laboratory of Photochemical Conversion and Optoelectonic Materials, Technical Institute of Physics and Chemistry(TIPC), Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 2Key Laboratory of Functional Crystals and Laser Technology, Technical Institute of Physics and Chemistry(TIPC), Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 3University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: The flower-like and dendritic silver micro-nanocrystals with multi-stage structure were prepared by liquid phase reduction method by adjusting the molar ratio of oxidant silver nitrate to reducing agent ascorbic acid. The effects of reaction media on the size and morphology of silver crystallite was investigated. The morphology, crystal structure, optical and catalytic properties of the products were studied by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), surface enhanced Raman scattering spectroscopy (SERS) and UV-Vis reflectance spectroscopy (UV-Vis). The XRD results show that both the flower-like and dendritic silver micro-nanocrystals have face-centered cubic crystal structure, and (111) plane is the dominant crystal plane exposed on the surface of Ag crystals. The SERS surveys show that the hierarchical structure Ag micro-nanocrystals are excellent substrates for SERS. The UV-Vis diffuse reflectance spectra shows that the dendritic silver has a strong absorption peak at 352 nm because of the finer microstructure. The catalytic reduction experiment of 4-nitrophenol by sodium borohydride on the silver crystals reveals that the dendritic silver shows excellent catalytic activity. Key words: preparation; hierarchical structures; silver; morphology; SERS; catalysis 2018-02-27收到初稿，2018-04-04收到修改稿。 联系人：刘春艳。第一作者：聂士东(1980—)，男，博士，助理研究员。 基金项目：国家自然科学基金项目(21273256)。 Received date: 2018-02-27. Corresponding author: Prof. LIU Chunyan, cyliu@https://www.wendangku.net/doc/da13479306.html, Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China (21273256). 万方数据
银纳米粒子的合成
银纳米粒子的合成及其表征 一、实验目的： 1. 掌握银纳米粒子的合成原理和制备方法。 2. 掌握TU-1901紫外-可见分光光度计的使用方法并了解此仪器的主要构 造。 3. 进一步熟悉紫外分光光度法的测定原理。 二、实验原理： 纳米粒子是指粒子尺寸在纳米量级（1~100nm）的超细材料。由于其特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应等，使其拥有完全不同于常规材料的光学性能，力学性能，热学性能，磁学性能，化学性能，催化性能，生物活性等，从而引起了科技工作者的极大兴趣，并成为材料领域研究的热点。成为21世纪最有前途的材料。 银纳米粒子，因其独特的光学电学性能，得到人们的关注。常用的制备方法分为物理法和化学法。化学法有溶胶-凝胶法、电镀法、氧化-还原法和真空蒸镀法等。本实验中我们利用氧化还原法合成银纳米粒子。银纳米粒子引起尺寸的不同，表现出不同的颜色。由黄溶胶和灰溶胶两种。可用紫外可见光谱表征。根据朗伯－比耳定律：A=εb c，当入射光波长λ及光程b一定时，在一定浓度范围内，有色物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。据此，可绘制校准曲线。并对样品进行测定。本实验我们利用氧化还原法合成黄溶胶，并对其进行表征。 三、试剂和仪器 TU-1901紫外-可见分光光度计，比色管 （1.5mmol/L），王水 硝酸银（1mmol/L），NaBH 4 四、实验步骤：
1、化学还原法制备纳米银： 2KBH4+2AgNO3+6H2O→2Ag+2KNO3+2H3BO3+7H2↑ (反应开始后BH4－由于水解而大量消耗：BH4－+H++2H2O→中间体→HBO2+4H2↑) 还原法制得的纳米银颗粒杂质含量相对较高，而且由于相互间表面作用能较大，生成的银微粒之间易团聚，所以制得的银粒径一般较大，分布很宽。 2、银纳米粒子的合成 1）制备银纳米粒子的玻璃容器均需在王水或铬酸溶液中浸泡，最后用去离子水洗涤几次。 (M=37.85)溶液。 2）配制50 mL 1.5mmol/L的NaBH 4 溶液置于冰浴中，在剧烈搅拌下，逐滴加入2.5 3）取15mL 1.5 mmol/L的NaBH 4 mL 1mmol/L的AgNO 溶液，继续搅拌30 min，制得黄色的银纳米粒子溶胶。 3 3、银纳米粒子的表征和测量 1）紫外可见光谱的表征 1. 启动计算机，打开主机电源开关，启动工作站并初始化仪器。 2. 在工作界面上选择测量项目（光谱扫描，光度测量），设置测量条件（测量波长等）。 3. 将空白放入测量池中，点击基线，进行基线校正。 4. 将合成的银纳米粒子放入样品池，点击开始，进行扫描。确定最大吸收波长。 5. 校准曲线的绘制 配制稀释不同倍数的银纳米粒子溶液（1，2，4，5倍），放入样品池，进行
动力测试技术(高起专)
1、半导体热敏电阻随温度上升,其阻值【下降】 2、半导体式应变片在外力作用下引起其电阻变化的因素主要是【电阻率】 3、标准佳节流件的直径比β越小,则【流体的压力损失越大】 4、标准节流装置的取压方式主要有【法兰取压】 5、不能用确定函数关系描述的信号是【随机信号】 6、测试系统的传递函数和【具体测试系统的物理结构无关】。 7、测试装置的脉冲响应函数与它的频率响应函数间的关系为【傅里叶变换对】 8、测试装置所能检测出来的輸入量的最小变化值【分辨率】 9、当高频涡流传感器靠近铁磁物体时【线圈的电感增大】。 11、电阻应变片的输入为【应变】 12、定度曲线偏离其拟合直线的程度称为【非线性度】 13、对于稳定的线性定常系统,若输入量为正弦信号时,系统达到稳定后,将输出y（t）与输入x(t）的傅里叶变换之比定义为【频率响应函数】 14、对于与热电偶配套的动圈表,下列叙述正确的是【动国表必须与其相同型号的热电偶相配】。 15、二阶装置引入合适阻尼的目的【获得较好的幅频、相频特性】。 16、傅氏级数中的各项系数是表示各谐波分量的【振幅】 17、概率密度函数给出的分布统计规律是随机信号沿的【幅值域】 18、将被测差压转换成电信号的设备是【差压变送器】
19、将时域信号进行时移,则频域信号将会【仅有相移】 20、描述非周期信号的数学工具【傅里叶变换】。 21、描述周期信号的数学工具【傅氏级数】。 22、频率响应函数反映了系统响应的过程为【稳态】。 23、时域信号的时间尺度压缩时,则其频带的变化为【频带变宽,幅值压低】 24、输出信号与输入信号的相位差随频率变化的关系为【相频特性】 25、数字信号的特征是【时间和幅值上均离散】 26、为消除压电传感器电缆分布电容变化对输出灵敏度的影响,可采用【电荷放大器】。 27、下列传感器中哪个是基于压阻效应的【半导体应变片】。 28、下列哪个不是机械式传感器【电容传感器】。 29、下列哪项不是理想运算放大器的特性【输出电阻ro=∞】 30、压电式加速度传感器的工作频率其固有频率应该是【远低于】 31、一个测试系统不管其复杂与否,都可以归结为研究输入量x(1)、系统的传输特性h(t)和输出量y(1)三者之间的关系【y(t= h(t*x(t)】。 32、已知x1(t)和x2(t)的傅里叶变换分别为×1(和X2(),则卷积×1(t)*2(t)的傅里叶变换为【x1(f）x2(f）】 33、用常系数微分方程描述的系统称为【线性】系统。 34、用金属材料测温热电阻下列说法正确的是【金属纯度越高对测温越有利】。 35、由非线性度来表示定度曲线程度的是【偏离其拟合直线】。
银纳米线复合纳米级纤维的制备及性能研究
银纳米线复合纳米级纤维的制备及性能研究 邢明杰逄邵伟丁莉燕陈向阳 (青岛大学,山东青岛,266071) 摘要:研究银纳米线的制备工艺以及银纳米线添加量对聚乙烯吡咯烷酮/银纳米线复合纳米级纤维性能的影响三采用水热反应法制备了银纳米线,通过静电纺丝方式制备了聚乙烯吡咯烷酮/银纳米线复合纳米级纤维三测试了不同反应条件下银纳米线及不同银纳米线含量的复合纳米级纤维的微观形貌二复合纳米级纤维的抗菌性能与光催化性能三结果表明:溶液静置30min后,在180?时水热反应24h,获得的银纳米线形貌较理 想;银纳米线质量分数达到5%时,复合纳米级纤维就具有显著的抗菌性;银纳米线质量分数为8%时,复合纳米级纤维具有较好的光催化性能三认为:聚乙烯吡咯烷酮/银纳米线复合纳米级纤维具有较理想的抗菌性和光催化性能三 关键词:静电纺丝;银纳米线;聚乙烯吡咯烷酮;抗菌性;光催化性能 中图分类号:TS101.92+1 TB383文献标志码:A文章编号:1000-7415(2018)09-0006-05 Pre p aration and Pro p ert y Stud y on Silver Nanowire Com p osite Nanofiber XING Min gj ie PANG Shaowei DING Li y an CHEN Xian g y an g (Qin g dao Universit y,Shandon g Qin g dao,266071) Abstract The influences of silver nanowire p re p aration p rocess and silver nanowire additive amount on p ro p-erties were studied.Silver nanowire was p re p ared with the method of h y drothermal reaction p ol y vin y l py rrolidone/ silver nanowire com p osite fiber was p re p ared b y electrostatic s p innin g.The microto p o g ra p h y of com p osite nanofi-ber with the silver nanowire under different reaction conditions and with different silver nanowire contents were tested.The test results showed that the mor p holo gy of silver nanowires was ideal when it was obtained after the solution was p laced30mins and the h y drothermal reaction was ha pp ened for24h at180?.When the silver nanowire mass fraction in com p osite nanofiber was u p to5%,it had obvious antibacterial p ro p ert y.The com p osite nanofiber with the silver nanowire mass fraction of8%had better p hotocatal y tic p ro p ert y.It is considered that the p ol y vin y l py rrolidone/silver nanowire com p osite nanofiber has better antibacterial p ro p ert y and p hotocatal y tic p ro p ert y. Ke y Words Electrostatic S p innin g,Silver Nanowire,Pol y vin y l py rrolidone,Antibacterial Pro p ert y,Photocat-al y tic Pro p ert y 静电纺丝是通过高压电场的作用使聚合物溶液或熔体流动并发生形态变化,最终形成纳米级纤维集合体三与传统的非织造材料相比,静电纺纳米级纤维集合体具有纤维直径小二比表面积大二孔隙率高等特点,在组织工程,药物稀释,制备吸声二过滤材料和碳纳米管等方面有着广阔的应用前景[1]三近年来,纳米银材料因为其优异的抗菌性[2]二导电性二良好的生物相容性二导热性和催化 性[3],被广泛应用于生物科学二医疗卫生二光电材 作者简介:邢明杰(1964―),男,教授,xm j q du@https://www.wendangku.net/doc/da13479306.html, 收稿日期:2018-04-08料等研究领域三目前制备银纳米线的方法[4]主要有多元醇法二溶剂热(水热)法二电化学法和模板法等,其中水热法凭借操作简单二环保无污染的特点被广泛采用三为了研究反应条件对银纳米线生长的影响,扩大纳米银材料的使用范围,本文对银纳米线的制备二抗菌性能和光催化性能进行了研究三 1试验部分 1.1试验原料与仪器 原料:硝酸银A g NO3,天津市风船化学试剂科技有限公司,分析纯;聚乙烯吡咯烷酮(以下简 ?6?Cotton Texti le Technolo gy第46卷第9期2018年9月 =================================================万方数据
银纳米材料的制备
银纳米材料的制备 （矿业学院矿物加工工程080801110265） 摘要为了更好的了解纳米银的制备，主要介绍了纳米银粉的特性、结构和分类；简述了纳 米银的制备方法；纳米银材料研究现状；展望了纳米银研究的发展方向，介绍了其应用领域。 关键词纳米银粉纳米银辐射γ射线电子束 Silver that the material preparation （institute of mining technology mineral processing engineering080801110265） Abstract In order to better understanding of the preparation of radiation,mainly introduces nanometer silver powder characteristics,construction and classification;discussed radiation preparation of method;nm silver of materials research at the present;the direction of the development of nanotechnology research silver, introduced the application domain. Key words nanometer silver powder radiation γ-ray electron beam 前言纳米粒子是指粒子尺寸在1～100nm之间的粒子，具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特有的性质和功能[1]。金属纳米粒子是指组分相在形态上被缩小至纳米程度(5～100nm)的金属颗粒，这种新型纳米材料，其原子和电子结构不同于化学成分相同的金属粒子。纳米材料是一种新兴的功能材料，具有很高的比表面积和表面活性，例如，纳米银导电率比普通银块至少高20倍，因此，广泛用作催化剂材料、防静电材料、低温超导材料、电子浆料和生物传感器材料等[2]。纳米银还具有抗菌、除臭及吸收部分紫外线的功能，因而可应用于医药行业和化妆品行业[3]。在化纤中加入少量的纳米银，可以改变化纤品的某些性能，并赋予很强的杀菌能力。因此，研究纳米银粉的制备技术具有重要意义。 1 纳米银粉的特性及纳米银的结构 纳米银粉与普通粉相比，由于其尺寸介于原子簇和宏观微粒之间，因此也具有纳米材料的表面效应、体积（小尺寸）效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等许多宏观材料所不具有的特殊的性质[4]。 1.1.1 表面效应 纳米银粉是表面效应是指由大颗粒变成超细粉后，表面积增大，表面原子数目增多造成的效应，纳料银粉的表面与块状银粉是十分不同的。 1.1.2 体积效应 纳米银粉的体积效应是指体积缩小，粒子内的原子数目减少而而造成的效应。随着纳米
光催化剂
光催化剂研究进展 李少坤 （化学院11级材料化学3班，20110480） 【摘要】：本文主要介绍了近几年工业上光催化剂的最新研究进展，主要涉及到纳米TiO2光催化剂的改性进展，光催化制氢用纳米结构光催化剂的研究进展以及新型光催化剂ZrW2O7(OH)2(H2O)2的光解水产氢产氧性能等。 【关键词】：纳米TiO2；光催化剂；水分解；改性 自从1972年Fujishima A 等发现TiO 2 单晶电极可以实现光分解水以来，多相光催化反应一直是催化领域的一个极其重要的研究课题，光催化分解水制氢，光 催化还原CO 2 制备有机物、光降解有机污染物等重要光催化过程向人们展示了诱人的应用前景。30多年来，光催化研究无论是在理论上还是在应用研究方面都取得了重要的进展。 一、纳米TiO2光催化剂的改性进展 1.纳米TiO 2 光催化的反应机理 纳米TiO 2 多相光催化过程是指TiO2材料吸收外界辐射光能,激发产生导带电子(e-)和价带空穴(h+),进而与吸附在催化剂表面上的物质发生一系列化学反应 的过程。如锐钛矿型TiO 2 的禁带宽度为3.2 eV,它具有较强的光活性,当它吸收了波长小于或等于387.5 nm的光子后,价带中的电子就会被激发到导带,形成带负电的高活性电子e-,同时在价带上产生带正电的空穴h+,在电场的作用下,电子与 空穴发生分离,迁移到粒子表面的不同位置。分布在表面的h+可以将吸附在TiO 2 表面的OH-和H 2 O分子氧化成·OH自由基。·OH自由基的氧化能力是水体系中存在的氧化剂中最强的,可破坏有机物中C—C键、C—H键、C—N键、C—O键、O—H键和N—H键,因而能氧化大多数的有机污染物及部分无机污染物,将其最终降解为 CO 2、H 2 O等无害物质[1, 2]。 2、纳米TiO2光催化剂的改性
山大复合材料结构与性能复习题参考答案.doc
1、简述构成复合材料的元素及其作用 复合材料由两种以上组分以及他们之间的界面组成。即构成复合材料的元素包括基体相、增强相、界面相。 基体相作用：具有支撑和保护增强相的作用。在复合材料受外加载荷时，基体相一剪切变形的方式起向增强相分配和传递载荷的作用，提高塑性变 形能力。 增强和作用：能够强化基体和的材料称为增强体，增强体在复合材料中是分散相, 在复合材料承受外加载荷时增强相主要起到承载载荷的作用。 界面相作用：界面相是使基体相和增强相彼此相连的过渡层。界面相具有一定厚度，在化学成分和力学性质上与基体相和增强相有明显区别。在复 合材料受外加载荷时能够起到传递载荷的作用。 2、简述复合材料的基本特点 (1)复合材料的性能具有可设计性 材料性能的可设计性是指通过改变材料的组分、结构、工艺方法和工艺参数来调节材料的性能。显然，复合材料中包含了诸多影响最终性能、可调节的因素，赋予了复合材料的性能可设计性以极大的自由度。 ⑵ 材料与构件制造的一致性 制造复合材料与制造构件往往是同步的，即复合材料与复合材料构架同时成型，在采用某种方法把增强体掺入基体成型复合材料的同时?，通常也就形成了复合材料的构件。 (3)叠加效应 叠加效应指的是依靠增强体与基体性能的登加，使复合材料获得一?种新的、独特而又优于个单元组分的性能，以实现预期的性能指标。 (4)复合材料的不足 复合材料的增强体和基体可供选择地范围有限；制备工艺复杂，性能存在波动、离散性；复合材料制品成本较高。
3、说明增强体在结构复合材料中的作用能够强化基体的材料称为增强体。增强体在复合材料中是分散相。复合材料中的增强体，按几何形状可分为颗 粒状、纤维状、薄片状和由纤维编制的三维立体结构。喑属性可分为有机增强体 和无机增强体。复合材料中最主要的增强体是纤维状的。对于结构复合材料，纤 维的主要作用是承载，纤维承受载荷的比例远大于基体；对于多功能复合材料， 纤维的主要作用是吸波、隐身、防热、耐磨、耐腐蚀和抗震等其中一种或多种， 同时为材料提供基本的结构性能；对于结构陶瓷复合材料，纤维的主要作用是增 加韧性。 4、说明纤维增强复合材料为何有最小纤维含量和最大纤维含量 在复合材料中，纤维体积含量是一个很重要的参数。纤维强度高，基体韧性好，若加入少量纤维，不仅起不到强化作用反而弱化，因为纤维在基体内相当于裂纹。所以存在最小纤维含量，即临界纤维含量。若纤维含量小于临界纤维量，则在受外载荷作用时，纤维首先断裂，同时基体会承受载荷，产生较大变形，是否断裂取决于基体强度。纤维量增加，强度下降。当纤维量大于临界纤维量时，纤维主要承受载荷。纤维量增加强度增加。总之，含量过低，不能充分发挥复合材料中增强材料的作用；含量过高，由于纤维和基体间不能形成一定厚度的界面过渡层, 无法承担基体对纤维的力传递，也不利于复合材料抗拉强度的提高。 5、如何设才计复合材料 材料设计是指根据对?材料性能的要求而进行的材料获得方法与工程途径的规划。复合材料设计是通过改变原材料体系、比例、配置和复合工艺类型及参数，来改变复合材料的性能，特别是是器有各向异性，从而适应在不同位置、不同方位和不同环境条件下的使用要求。复合材料的可设计性赋予了结构设计者更大的自由度，从而有可能设计出能够充分发掘与应用材料潜力的优化结构。复合材料制品的设计与研制步骤可以归纳如下： 1）通过论证明确对于材料的使用性能要求，确定设计目标 2）选择材料体系（增强体、基体） 3）确定组分比例、几何形态及增强体的配置 4）确定制备工艺方法及工艺参数
工程结构动力特性及动力响应检测技术
江苏省工程建设标准DGJ JXXXXX-2010DGJ32/JXX-2010 工程结构动力特性及动力响应检测技术规程 Technical specification for testing dynamic characteristic and dynamic response of engineering structures 2010-XX-XX发布2010-XX-XX实施江苏省建设厅审定发布 江苏省工程建设标准 工程结构动力特性及动力响应检测技术规程 DGJ32/JXX-2010 JXXXXX-2010 主编单位: 批准单位: 江苏省建设厅 批准日期: 2010年XX月XX日
前言 近年来，结构的安全评估及抗震性能评价越来越受到人们的重视，结构的动力检测由于其自身的优点逐渐成为工程界和学术界十分关注的一个研究领域。结构动力检测方法可不受结构规模和隐蔽的限制，高效模块化、数字化的结构动力响应测量技术为结构动力检测方法提供了有效的技术支持。为规范工程结构动力特性和动力响应检测方法和程序，提高检测结果的可靠性，特编制本规程。 根据江苏省建设厅《关于印发<江苏省2009年度工程建设标准和标准设计图集编制、修订计划>的通知》（苏建科[2009]99号）的要求，规范编制组在前期相关科研的基础上，经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考国内外有关先进标准，开展专题研究、试验研究和典型工程应用，并在广泛征求意见的基础上，制定本规程。 本规程的主要技术内容是：1 总则；2术语和符号；3基本规定；4仪器设备；5工程结构动力特性检测；6工程结构动力响应检测；7检测报告的编写。 本规程在使用过程中如发现需要修改或补充之处，请随时将意见反馈至南京工业大学（南京市中山北路200号，邮政编码：210009），以供今后修订时参考。本标准主编单位、参编单位和主要起草人：主编单位: 主要起草人：
光催化剂
光催化剂论文纳米催化剂 液相法制备纳米TiO2光催化剂的研究进展论文 [摘要]论述不同的液相法制各纳米二氧化钛的过程，并且分析不同制备方法的优缺点、以及许多影响样品的粒径大小和分散性、结晶度和纯度等性质的因素(原料、水解方法、沉淀剂、元素掺杂、反应温度和压力、焙烧温度等)；并且论述不同的方法的操作条件和复杂程度以及工业化应用前景。 [关键词]纳米二氧化钛粉体液相法制备 一、前言 纳米TiO2一般有三种晶体结构类型：板钛型、锐钛型和金红石型：纳米TiO2具有表面活性大，光催化、吸收性能好，分散性好，悬浮液稳定等优点，因此在环境保护、光电材料等方面具有广泛的应用前景。 液相法制各纳米TiO2具有其他的制备方法所不具有的优点：合成温度低、所得样品的粒径较小、连续性强、易操作和设备简单、成本低、反应时间短等；目前实验室和工业上广泛应用的液相法制备纳米TiO2粉体。纳米TiO2颗粒的粒度分布和均匀性、形貌、几何形态、分散性对于其光催化活性影响较大，分析不同的制各纳米粉体的液相法优缺点以及提出新的可能的研究领域是很有必要的。 二、液相法制备纳米二氧化钛 液相法是目前研究最广泛的制各纳米TiO2的方法：它又一般分为沉淀法、水热法、W／O微乳液法、溶胶一凝胶法等几种方法：它一般以TiCl4、Ti(SO4)2、钛的醇盐等为原料水解生成TiO2水合物，经干燥、高温焙烧后得到纳米二氧化钛粉体。同时纳米TiO2粉体在制备的过程中也存在一些缺点：反应器局部存在浓度和温度不均匀、粉体颗粒易发生团聚现象、难分离、成本高，以及某些表面湿润性、光性和反应特性较差。 (一)沉淀法制备纳米二氧化钛粉体 沉淀法是制各纳米TiO2的一种简便方法，一般以无机钛盐和有机钛盐为原料，向反应体系中加入沉淀剂(如(NH4)2CO3、NH4OH)后，于一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化钛，将生成的TiO(OH)2沉淀物过滤、洗涤、干燥，然后，经高温煅烧即可得到所需要的TiO2粉体。 沉淀法制备纳米二氧化钛粉体的优点是工艺简单、可实现反应物在分子和原子水平上的均匀混合、易设定反应条件、可以控制所得产品的纯度和相组成、所得粉体性能稳定等等。改变纳米粉体制各过程中的某些环节对于缩短制各时间、提高样品的纯度和粒径的均匀性、实现样品颗粒的改性等方面具有重要的意义：张凌云等采用反萃沉淀法制各了纳米TiO2的前驱体：反萃沉淀法制各的纳米TiO2的最佳煅烧温度为350℃，此时样品已结晶完好，并且随着氨水浓度的降低，催化剂的晶粒粒径和颗粒粒度减小；同时乙醇助剂浓度越高有利于生成更小的催化剂颗粒。张美红等以尿素为均相沉淀剂和使用TIC14、SnC14作为原料，采用微波加热、均相沉淀法合成出了一系列sn掺杂纳米TiO2介孔材料：样品的颗粒为平均粒径20hm的球体：XRD分析表明反应前驱体为非晶态，400℃以上转变为锐钛矿结构。均匀沉淀法制各纳米TiO2的过程中沉淀剂离子是通过化学反应均匀缓慢生成的，沉淀的生成速度均匀，并且可以获得的粒度均匀、致密、性能优良的纳米粒子。沉淀法在制各粉体的实际操纵过程中也会遇到一些问题：直接沉淀法制备粉体的过程中容易引入杂质：共沉淀法控制各个工序的工艺参数的过程比较复杂；均匀沉淀法作为工业化前景最好的一种制备方法，但是必须通过液固分离才能得到沉淀物，需反复洗涤来除去杂离子，同时也存在工艺流程长、废液多、产物损失较大的现象[6]，也需要考虑怎样减少反应时间来提高效率。 (二)水热法制备纳米粉体 水热法是制备纳米材料的常用方法，是用前驱体在高温、高压环境下，采用水作反应介质，使得通常难溶的物质溶解的并且得到晶态纳米颗粒。水热法制备纳米粉体的一般过程为：首先制各钛的氢氧化物凝胶，然后将凝胶转入高压釜内，升高到适宜的温度，以形成高温、高压的环境，使难溶或不容的物质溶解并且重结晶，恒温一段时间，卸压后，经洗涤、干燥即可得到纳米级的TiO2粉体。水热法可直接得到分散且结晶良好的粉体，不需作高温灼热处理，避免了微粒硬团聚的形成；水解条件下粉体的制备有水热结晶法、水热合成法、水热分解法，近年来发展了微波水热合成法。